9.2.1 同步二进制计数器（课件）-高二《电子技术基础与技能》同步教学（人邮版）

9.2 同步计数器 计数器是一种常用的数字部件，是触发器的重要应用之一。 顾名思义，计数器就是能够累计输入脉冲数目的数字电路，图9.3所示为计数器计数示意图。计数器是一种记忆系统，除用作计数外，还可用于定时、分频、脉冲序列等。 图9.3 计数器计数示意图 计数器的种类繁多，按脉冲的作用方式不同可分为异步计数器和同步计数器；按计数过程中数字的增减可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器；按计数体制的不同，又可分为二进制计数器、十进制计数器和其他进制计数器。下面介绍同步计数器。 在同步计数器中，时钟CP同时加在各个触发器上，它们的状态同时变化，计数速度较快。 目前生产的同步计数器芯片基本上分为二进制和十进制两种。 中规模集成同步计数器类型很多，常见的4位十进制同步计数器有异步清零功能的74LS160（CC54160），同步清零功能的74LS162（CC54162）；4位二进制同步计数器有异步清零功能的74LS161（CC54161），同步清零功能的74LS163（CC54163）；4位二进制加/减同步计数器有74LS169（CC54169）、74LS191（CC54181）等。下面首先讨论同步二进制计数器。 9.2.1 同步二进制计数器 1．74LS161逻辑功能介绍 74LS161是常用的4位同步二进制加法计数器，具有计数、同步置数、异步清零等功能，其引脚排列图和逻辑符号如图9.4所示。 （a）引脚排列图 （b）逻辑符号 图9.4 74LS161引脚排列图和逻辑符号 各引脚功能如下。 CP为输入计数脉冲，也是加到各个触发器的时钟信号端的时钟脉冲，上升沿有效； 为清零端； 为预置数控制端；D0～D3为并行输入数据端；CTT和CTP为两个计数器工作状态控制端；CO为进位信号输出端；Q0～Q3为计数器状态输出端。 74LS161的逻辑功能表如表9.1所示。 CTT CTP CP D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 功 能 0 × × × × × × × × 0 0 0 0 异步清零 1 0 × × d3 d2 d1 d0 d3 d2 d1 d0 同步置数 1 1 0 × × × × × × 保持 锁存数据 1 1 × 0 × × × × × 1 1 1 1 × × × × 0 0 0 0 … 1 1 1 1 计数 每来一次CP，加1计数 表9.1 74LS161的逻辑功能表 由表9.1可知，74LS161具有以下功能。 ① 异步清零。 ② 同步预置数功能。 ③ 保持功能。 ④ 二进制同步加法计数功能。 2．计数方法 按图9.5所示连接电路，Q3、Q2、Q1、Q0、CO接发光二极管。 在输入脉冲的作用下，注意观察输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态变化，并加以记录。（建议采用仿真课件演示） 图9.5 4位同步二进制加法计数器 实验现象 在输入脉冲的作用下，输出端Q3、Q2、Q1、Q0、CO的状态变化如表9.2所示（发光二极管亮Q状态记为1，灯灭记为0）。 知识探究 由表9.2可知，计数器按加1计数，则可得到状态转换图如图9.6所示。 CP 计数器现态 计数器次态 进位CO 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 2 0 0 0 1 0 0 1 0 0 3 0 0 1 0 0 0 1 1 0 4 0 0 1 1 0 1 0 0 0 5 0 1 0 0 0 1 0 1 0 6 0 1 0 1 0 1 1 0 0 7 0 1 1 0 0 1 1 1 0 8 0 1 1 1 1 0 0 0 0 9 1 0 0 0 1 0 0 1 0 10 1 0 0 1 1 0 1 0 0 11 1 0 1 0 1 0 1 1 0 12 1 0 1 1 1 1 0 0 0 13 1 1 0 0 1 1 0 1 0 14 1 1 0 1 1 1 1 0 0 15 1 1 1 0 1 1 1 1 1 16 1 1 1 1 0 0 0 0 0 表9.2 4位同步二进制加法计数器状态表 可见，图9.6所示的4位二进制加法计数器从0000开始，其状态逐次加1递增，直到第16个脉冲输入后，由1111恢复为初态0000，并有进位输出，所以，此电路又称为同